金属腐蚀第13章

1、大气腐蚀与防锈大气腐蚀与防锈高温气体腐蚀及防护高温气体腐蚀及防护土壤腐蚀与埋地金属管道保护土壤腐蚀与埋地金属管道保护海水腐蚀与海洋设施的防护海水腐蚀与海洋设施的防护工业建筑物的和构筑物的腐蚀与防护工业建筑物的和构筑物的腐蚀与防护循环冷却水的腐蚀与水质稳定技术循环冷却水的腐蚀与水质稳定技术 金属在某些环境中的腐蚀与防护金属在某些环境中的腐蚀与防护 大气的腐蚀性大气的腐蚀性 大气腐蚀的特点大气腐蚀的特点 大气腐蚀的影响因素大气腐蚀的影响因素 防锈防锈NEXT 大气腐蚀与防锈大气腐蚀与防锈 土壤腐蚀的特点土壤腐蚀的特点 埋地钢铁管道的保护埋地钢铁管道的保护 土壤腐蚀的几种常见形式土壤腐蚀的几种常见形

2、式NEXT 土壤腐蚀与埋地金属管道保护土壤腐蚀与埋地金属管道保护 海水腐蚀海水腐蚀 船舶和海洋设施的保护船舶和海洋设施的保护NEXT 海水腐蚀与海洋设施的防护海水腐蚀与海洋设施的防护 高温气体腐蚀高温气体腐蚀 高温气体腐蚀的防护高温气体腐蚀的防护NEXT 高温气体腐蚀及防护高温气体腐蚀及防护 循环冷却水的腐蚀循环冷却水的腐蚀 循环冷却水循环冷却水 循环冷却水的结垢循环冷却水的结垢 水质稳定技术水质稳定技术NEXT 循环冷却水的腐蚀与水质稳定技术循环冷却水的腐蚀与水质稳定技术 建筑材料的腐蚀建筑材料的腐蚀 建筑物和构筑物的防护建筑物和构筑物的防护BACK 工业建筑物的和构筑物的腐蚀与防护工业建筑

3、物的和构筑物的腐蚀与防护大气的近似组成大气的近似组成(10oC，100KPa)根据根据Meetham. 转引自转引自Corrosion上卷上卷P2.4成成 分分克克/米米重量重量成成 分分毫克毫克/米米重量重量ppm空气空气1172100氖氖(Ne)1412氮氮(N2)87975氪氪(Kr)43氧氧(O2)26923氦氦(He)0.80.7氩氩(Ar)151.26氙氙(Xe)0.50.4水蒸汽水蒸汽80.70氢氢(H2)0.050.04二氧化碳二氧化碳 0.50.04空气中氧空气中氧的含量约的含量约23%，是大量的也是主要的，是大量的也是主要的腐蚀剂，直接参与金属的腐蚀反应。腐蚀剂，直接参与金

4、属的腐蚀反应。空气空气相对湿度相对湿度对金属的大气腐蚀也有重要影响。对金属的大气腐蚀也有重要影响。(相对湿度相对湿度 ：空气中水蒸气含量与同温度下饱和水蒸气含量的比：空气中水蒸气含量与同温度下饱和水蒸气含量的比值的百分数值的百分数)。 金属在某些环境中的腐蚀与防护金属在某些环境中的腐蚀与防护 杂杂 质质 典型浓度，微克典型浓度，微克/ /米米二氧化硫二氧化硫(SO2)工业区：冬天工业区：冬天350，夏天，夏天100农村地区：冬天农村地区：冬天100，夏天，夏天40二氧化硫二氧化硫(SO3)大约为大约为SO2含量的含量的10硫化氢硫化氢(H2S)工业区：工业区：1.590城市地带：城市地带：0.

5、51.7农村地区：农村地区：0.150.45春季测量数字春季测量数字氨氨(NH3)工业区：工业区：4.8农村地区：农村地区：2.1氯化物氯化物(空气样品空气样品)内地工业区：冬天内地工业区：冬天4.8，夏天，夏天2.7沿海农村区：年平均沿海农村区：年平均5.4氯化物氯化物(雨水样品雨水样品)内地工业区：冬天内地工业区：冬天7.9，夏天，夏天5.3沿海农村区：冬天沿海农村区：冬天57，夏天，夏天18毫克毫克/升升尘粒尘粒工业区：冬天工业区：冬天250，夏天，夏天100农村地区：冬天农村地区：冬天60，夏天，夏天15大气的大气的次要成分次要成分( (杂质杂质) )根据根据Meetham. 转引自转

6、引自Shreired. Corrosion 当空气湿度达到当空气湿度达到100%100%，形成肉眼可见的水膜；，形成肉眼可见的水膜；当空气的相对湿度低于当空气的相对湿度低于100%100%，金属表面也可能形成金属表面也可能形成水膜，水膜，原因是：原因是： 由于金属表面上形成的水膜并不是纯净的水，形成电由于金属表面上形成的水膜并不是纯净的水，形成电解质溶液。因此，大气腐蚀属于电化学腐蚀范畴。解质溶液。因此，大气腐蚀属于电化学腐蚀范畴。 毛细凝聚毛细凝聚化学凝聚化学凝聚吸附凝聚吸附凝聚 金属在某些环境中的腐蚀与防护金属在某些环境中的腐蚀与防护 毛细管半径毛细管半径Ao冷疑时相对湿度冷疑时相对湿度%

7、毛细管半径毛细管半径 Ao冷疑时相对湿度冷疑时相对湿度%3609447989080302115706050构件中的狭缝构件中的狭缝金属表面上的灰尘金属表面上的灰尘腐蚀产物中的细孔腐蚀产物中的细孔大气腐蚀条件下大气腐蚀条件下水汽毛细凝聚水汽毛细凝聚的可能中心的可能中心毛细管半径与水汽冷疑所需相对湿度的关系毛细管半径与水汽冷疑所需相对湿度的关系溶液中的盐溶液中的盐相对湿度相对湿度%溶液中的盐溶液中的盐相对湿度相对湿度%硫酸铜硫酸铜硫酸钾硫酸钾硫酸钠硫酸钠碳酸钠碳酸钠 硫酸亚铁硫酸亚铁硫酸锌硫酸锌 硫酸镐硫酸镐 氯化钾氯化钾 硫酸铵硫酸铵989893929290898681氯化铵氯化铵氯化钠氯化钠氯

8、化亚铜氯化亚铜氯化亚铁氯化亚铁 氯化镍氯化镍 碳酸钾碳酸钾 氯化镁氯化镁 氯化钙氯化钙 氯化锌氯化锌807668565444343210与与饱和盐饱和盐溶液平衡的空气溶液平衡的空气相对湿度相对湿度( 20( 20o oC )C )(根据根据ToMaWoB.OBrient等等)吸附吸附水膜厚度水膜厚度与空气与空气相对湿度相对湿度的关系的关系( (洁净的细磨过的铁表面洁净的细磨过的铁表面) )100806040200 50 60 70 80 90 100相对湿度相对湿度% %分子层数分子层数BACK:干干的大气腐蚀的大气腐蚀 =10100:潮潮的大气腐蚀的大气腐蚀 =100 1m:湿湿的大气腐蚀的

9、大气腐蚀 =1 m1mm:全浸全浸, 1mm大气腐蚀大气腐蚀速度速度水膜厚度水膜厚度大气腐蚀的类型大气腐蚀的类型干的大气腐蚀：干的大气腐蚀：空气十分干燥，金属表面上不存在水空气十分干燥，金属表面上不存在水 膜膜,金属的腐蚀属于常温氧化。金属的腐蚀属于常温氧化。 潮的大气腐蚀：潮的大气腐蚀：Rh100%，在金属表面上存在肉眼在金属表面上存在肉眼 不可见的薄液膜不可见的薄液膜,随水膜厚度增加随水膜厚度增加,V-迅速增大。迅速增大。湿的大气腐蚀：湿的大气腐蚀：Rh100%，金属表面上形成肉眼可金属表面上形成肉眼可 见的水膜，随水膜厚度增加，见的水膜，随水膜厚度增加， V-逐渐减小。逐渐减小。 大气腐

10、蚀的特点大气腐蚀的特点氧分子还原反应速度较大，成为主要的阴极过程。氧分子还原反应速度较大，成为主要的阴极过程。即使液膜呈酸性，氧分子还原反应仍占阴极过程的主要即使液膜呈酸性，氧分子还原反应仍占阴极过程的主要地位地位；在薄的液膜下氧容易到达金属表面，有利于金属钝在薄的液膜下氧容易到达金属表面，有利于金属钝化；化；潮的大气腐蚀受阳极极化控制，湿的大气腐蚀受阴潮的大气腐蚀受阳极极化控制，湿的大气腐蚀受阴极极化控制；极极化控制；此外，腐蚀产物的性质对大气腐蚀过程有重要影响。此外，腐蚀产物的性质对大气腐蚀过程有重要影响。 金属在某些环境中的腐蚀与防护金属在某些环境中的腐蚀与防护 析析出出H2或或吸吸收收

11、O2的的体体积积(cm3/dm2) 镁在全浸，蒸镏水薄膜和洁净大气条件下腐蚀时的氢去极化及氧去极化镁在全浸，蒸镏水薄膜和洁净大气条件下腐蚀时的氢去极化及氧去极化 全浸全浸 薄水膜薄水膜 大气腐蚀大气腐蚀 氧去极化氧去极化 氢去极化氢去极化(根据根据ToMawoB) 50 100 150 2003020101(根据根据 Po3eHeb4)氧扩散层厚度氧扩散层厚度()氧还原反应速度氧还原反应速度(mA/cm2) 水膜厚度水膜厚度( () ) （铜表面上）铜表面上）1.21.00.80.60.40.2 0 0 200 400 600180150120906030021BACK大气腐蚀的影响因素大气腐

12、蚀的影响因素 （1 1）气候条件：）气候条件：湿度、降水量、温度湿度、降水量、温度 、日照量；、日照量； （2 2）大气污染物质：）大气污染物质：SO2 ：能强烈促进钢铁的大气腐蚀能强烈促进钢铁的大气腐蚀 盐粒盐粒 ：溶解于金属表面水膜，增加吸湿性和导电性，溶解于金属表面水膜，增加吸湿性和导电性， 氯离子还具有强腐蚀性。氯离子还具有强腐蚀性。烟尘烟尘 ：烟尘落在金属表面，能吸附腐蚀性物质，或烟尘落在金属表面，能吸附腐蚀性物质，或 者在金属表面上形成缝隙，增加水汽凝聚。者在金属表面上形成缝隙，增加水汽凝聚。 金属在某些环境中的腐蚀与防护金属在某些环境中的腐蚀与防护 铁的大气腐蚀铁的大气腐蚀(大气

13、中含大气中含0.01%SO2)暴露暴露55天的结果天的结果相对湿度相对湿度(%) 12010080604020(mg/dm2)腐蚀增重腐蚀增重20 40 60 80 1000抛光钢试样大气腐蚀抛光钢试样大气腐蚀（空气中（空气中杂质杂质）(mg/dm2)腐蚀增重腐蚀增重相对湿度相对湿度 (%)E: 烟尘颗粒烟尘颗粒 +0.01%SO2D: 硫铵颗粒硫铵颗粒 +0.01%SO2C: 无颗粒无颗粒 +0.01%SO2 B: 硫铵颗粒硫铵颗粒 无无SO2 A: 纯净空气纯净空气12080400 30 50 60 80 90 99EDCBASO2对钢铁大气腐蚀的影响对钢铁大气腐蚀的影响(根据根据Evan

14、s)1 2 4 8 16时间时间( (天天) ) 90.0 67.5 45.0 22.5 0-22.5-45.0-67.5-90.0-112.5重重量量变变化化mg222BAAB曲线曲线A:暴露到暴露到不不 含含SO2湿空气中湿空气中;曲线曲线B:暴露到暴露到含含 SO2 空气中空气中;SO2对钢铁大气腐蚀的影响对钢铁大气腐蚀的影响(根据根据Evans)1 2 4 8 16 时间时间( (天天) )第一阶段第一阶段4 4小时小时32222222222C CD DD DC C重重量量变变化化mg 90.0 67.5 45.0 22.5 0-22.5-45.0-67.5-90.0-112.5曲线曲

15、线C， 在在含含SO2的湿的湿空气中暴露空气中暴露4小时小时后，移入后，移入不含不含SO2的湿的湿空气中空气中BACK防锈防锈各种金属耐大气腐蚀性能：普通碳钢各种金属耐大气腐蚀性能：普通碳钢在潮湿和污在潮湿和污染大气中很容易生锈，须使用油漆涂料之类的覆盖层进染大气中很容易生锈，须使用油漆涂料之类的覆盖层进行保护。含行保护。含铜、磷、铬、镍的低合金钢铜、磷、铬、镍的低合金钢有良好的耐大气有良好的耐大气腐蚀性能。当大气污染严重时，不腐蚀性能。当大气污染严重时，不含钼的奥氏体不锈钢含钼的奥氏体不锈钢也会产生锈点。也会产生锈点。有色金属铝、铜、铅、锌有色金属铝、铜、铅、锌有良好耐大气有良好耐大气腐蚀性

16、能，但当存在污染物质时，腐蚀速度增大。腐蚀性能，但当存在污染物质时，腐蚀速度增大。 金属在某些环境中的腐蚀与防护金属在某些环境中的腐蚀与防护 金属金属工业大气工业大气 海洋大气海洋大气 农村大气农村大气铝铝铜铜铅铅锡锡镍镍锌锌(99.9%)锌锌(99.%) 碳钢碳钢低合金钢低合金钢(4Cu,1.1Cr,0.16P) 0.813 1.19 0.432 1.19 3.25 5.13 4.90 9.65 1.02 0.71 1.32 0.406 2.31 0.102 1.60 1.75 0.0254 0.584 0.483 0.457 0.152 0.864 1.07 部分金属部分金属大气腐蚀大气腐

17、蚀速度速度（mm/y）涂料和金属镀层涂料和金属镀层对于机器设备和管道的外表面，构件和建筑物，最对于机器设备和管道的外表面，构件和建筑物，最常用的防锈方法是油漆涂料覆盖层。常用的防锈方法是油漆涂料覆盖层。化工大气防腐蚀涂料化工大气防腐蚀涂料：各种环氧树脂漆、过氯乙烯各种环氧树脂漆、过氯乙烯漆、乙烯漆、有机硅耐热漆、铝粉漆、聚氨酯漆等。漆、乙烯漆、有机硅耐热漆、铝粉漆、聚氨酯漆等。金属镀层用得较多的是金属镀层用得较多的是钢管和部件镀锌、镉和铬。钢管和部件镀锌、镉和铬。 金属在某些环境中的腐蚀与防护金属在某些环境中的腐蚀与防护 金属制品在加工贮存和运输中的防锈金属制品在加工贮存和运输中的防锈( (1

18、)1)降低空气湿度降低空气湿度 (2)(2)暂时性防锈层暂时性防锈层 “暂时暂时”并不是指时间短，而是指金属制品在连续并不是指时间短，而是指金属制品在连续加工或使用时可以顺利地将防锈材料除去。加工或使用时可以顺利地将防锈材料除去。常见的防锈材料常见的防锈材料：防锈水：防锈水 、防锈切削液防锈切削液 、防锈油防锈油和防锈脂和防锈脂 、防锈塑料、防锈塑料 、 气相缓蚀剂气相缓蚀剂(记为记为VPI或或VCI)。 金属在某些环境中的腐蚀与防护金属在某些环境中的腐蚀与防护 名称名称配方配方使用使用 903(FZ-4)防锈脂防锈脂（热涂型）（热涂型）石油磺酸钡石油磺酸钡 10%司本司本80 4.5%工业凡

19、士林工业凡士林85.5%轴承、工具、机械室内封轴承、工具、机械室内封存防锈；存防锈； 特封特封-24薄层防锈油薄层防锈油苯并三氮唑苯并三氮唑 0.3%石油磺酸钡石油磺酸钡 5%环烷酸锌环烷酸锌 1%羊毛脂羊毛脂 2%磷酸三丁酯磷酸三丁酯 2%22 号透平油号透平油 余量余量钢、铜及其合金、镀锌层、钢、铜及其合金、镀锌层、镀隔层法兰件，硅钢片、镀隔层法兰件，硅钢片、铝等组合件组成的仪器、铝等组合件组成的仪器、仪表的库存及长期封存。仪表的库存及长期封存。662-B 防锈油防锈油石油磺酸钡石油磺酸钡 2%氧化石油脂氧化石油脂 1%苯甲酸丁酯苯甲酸丁酯 1%变压器油变压器油 余量余量精密仪表轴承的防锈

20、封存精密仪表轴承的防锈封存几种几种防锈油防锈油( (脂脂) )的配方及使用的配方及使用两种两种防锈纸防锈纸的配方及使用的配方及使用名称名称配方配方使用使用01号气相防锈纸号气相防锈纸尿素尿素 30%苯甲酸钠苯甲酸钠 20%亚硝酸钠亚硝酸钠 30%蒸馏水蒸馏水 160% 涂布量涂布量710g/m2用于钢铁、发蓝用于钢铁、发蓝件、铝合金的防件、铝合金的防锈封存锈封存9号气相防锈纸号气相防锈纸苯并三氮唑苯并三氮唑 50%乌各托品乌各托品 33%苯甲酸铵苯甲酸铵 17%蒸馏水蒸馏水 300%涂布量涂布量710g/m2用于钢铁、铜及用于钢铁、铜及铜合金、铝合金铜合金、铝合金镀锌、镀隔件镀锌、镀隔件 BA

21、CK(1)(1)土壤土壤是土粒、水和空气的混合物是土粒、水和空气的混合物。由于水中溶。由于水中溶有各种盐类，故有各种盐类，故土壤是一种腐蚀性电解质土壤是一种腐蚀性电解质，金属在土，金属在土壤中的腐蚀属于电化学腐蚀。壤中的腐蚀属于电化学腐蚀。 (2)土壤是土壤是多相结构多相结构，含有多种无机和有机物质含有多种无机和有机物质，这些物质的种类和含量既影响这些物质的种类和含量既影响土壤的酸碱性土壤的酸碱性，又影响，又影响土壤的导电性土壤的导电性。土壤是不均匀的土壤是不均匀的，长距离地下管道和，长距离地下管道和大尺寸地下设施，其各个部位接触的土壤的结构和性大尺寸地下设施，其各个部位接触的土壤的结构和性质

22、变化大。质变化大。还有大量微生物还有大量微生物，对金属腐蚀起加速作用。，对金属腐蚀起加速作用。 土壤的腐蚀性土壤的腐蚀性(3) (3) 影响土壤腐蚀性的主要因素影响土壤腐蚀性的主要因素 含水量含水量既影响土壤导电性又影响含氧量。氧的含既影响土壤导电性又影响含氧量。氧的含量对金属的土壤腐蚀有很大影响。量对金属的土壤腐蚀有很大影响。土壤愈干燥，土壤愈干燥，含盐量含盐量愈少，土壤愈少，土壤电阻率电阻率愈大；土壤愈大；土壤愈潮湿，含盐量愈多，土壤电阻率就愈小，随电阻率减愈潮湿，含盐量愈多，土壤电阻率就愈小，随电阻率减小，土壤腐蚀性增强。小，土壤腐蚀性增强。 pH值值愈低，土壤腐蚀性愈强。愈低，土壤腐蚀

23、性愈强。 金属在某些环境中的腐蚀与防护金属在某些环境中的腐蚀与防护 极强极强强强中中弱弱极弱极弱土壤土壤电阻率电阻率( ( m)m) 100土壤土壤含盐量含盐量(%)(%)0.750.75-0.1 0.1-0.05 0.05-0.01 0.01土壤土壤含水量含水量(%)(%)12-2512-1010-77-340土壤土壤 PH PH 值值8.5电解失重电解失重( (g/24hr)g/24hr)66-33-22-15020-503520-305020-50 10-207-10 10020-100 10-205-10 6045-6020-45100 50-10020-5020电阻率电阻率( ( m

24、)m)判断土壤腐蚀性判断土壤腐蚀性( (1)1)阴极过程阴极过程 主要是氧分子还原反应主要是氧分子还原反应。土壤的结构和湿度。土壤的结构和湿度(透气透气性性)决定了氧的输送速度，从而决定了阴极反应速度。决定了氧的输送速度，从而决定了阴极反应速度。 (2)(2)阳极过程阳极过程 在中性和碱性土壤中，腐蚀产物与土壤粘结在一在中性和碱性土壤中，腐蚀产物与土壤粘结在一起，形成一种紧密层，使阳极过程受到阻碍，对金属起，形成一种紧密层，使阳极过程受到阻碍，对金属起到保护作用。起到保护作用。 土壤腐蚀的特点土壤腐蚀的特点(3)(3)控制特征控制特征对微电池腐蚀，对微电池腐蚀，a) 在干燥疏松土壤中在干燥疏松

25、土壤中，氧易透过，氧易透过，阴极反应易进行，而铁转变为钝态，阴极反应易进行，而铁转变为钝态，阳极反应阻力大阳极反应阻力大，故故腐蚀属于阳极极化控制腐蚀属于阳极极化控制。b) 在大多数土壤中在大多数土壤中，氧的输，氧的输送比较困难，阴极反应阻力大，送比较困难，阴极反应阻力大，腐蚀属阴极极化控制腐蚀属阴极极化控制 。对大电池腐蚀，对大电池腐蚀，如果阴极区与阳极区距离较远如果阴极区与阳极区距离较远，欧，欧姆电阻有重要作用，姆电阻有重要作用，腐蚀过程属于阴极极化和欧姆电阻腐蚀过程属于阴极极化和欧姆电阻混合控制混合控制。 I E(I)ca(II) I EcaIRlc(III) I Ea（I）大多数土壤大

26、多数土壤中微电池腐蚀中微电池腐蚀（阴极控制）（阴极控制）；（II）疏松干燥土壤疏松干燥土壤中微电池腐蚀中微电池腐蚀（阳极控制）（阳极控制）；（III）长距离大电池长距离大电池腐蚀腐蚀（阴极和欧姆电阻控制）（阴极和欧姆电阻控制）；根据根据ToMamoB，引自，引自 P372 BACK（1 1）全面腐蚀）全面腐蚀 对于对于小金属制品小金属制品，主要是全面腐蚀。对于大型设，主要是全面腐蚀。对于大型设备，备，长距离管道长距离管道，以大电池造成的局部腐蚀为主。，以大电池造成的局部腐蚀为主。 （2 2）氧浓差电池腐蚀）氧浓差电池腐蚀 富氧区和贫氧区接触的金属部分组成氧浓差电池，富氧区和贫氧区接触的金属部分

27、组成氧浓差电池，富氧区接触的金属表面为阴极；贫氧区接触的金属表富氧区接触的金属表面为阴极；贫氧区接触的金属表面为阳极。面为阳极。 土壤腐蚀的几种常见形式土壤腐蚀的几种常见形式富氧区富氧区阳极极化曲线阳极极化曲线较陡，较陡，Pa较大，因而较大，因而贫氧区贫氧区腐蚀电流较大腐蚀电流较大。粘土粘土 ( (贫氧区贫氧区) )砂土砂土( (富氧区富氧区) )阴极阴极阳极阳极埋地钢管埋地钢管地面地面 土壤中构成氧浓差电池的一种情况土壤中构成氧浓差电池的一种情况氧浓差电池腐蚀氧浓差电池腐蚀(钢铁钢铁)ELog i（3 3）杂散电流腐蚀）杂散电流腐蚀杂散电流杂散电流是指直流电源设备漏电进入土壤产生的是指直流电

28、源设备漏电进入土壤产生的电流，对地下管道、贮罐、电缆等金属设施，造成严电流，对地下管道、贮罐、电缆等金属设施，造成严重的腐蚀破坏。重的腐蚀破坏。杂散电流杂散电流流出的部位流出的部位成为腐蚀电池的成为腐蚀电池的阳极区阳极区，金金属发生氧化反应转变为离子进入土壤属发生氧化反应转变为离子进入土壤 。腐蚀掉的金属量和流过的杂散电流的电量成正比腐蚀掉的金属量和流过的杂散电流的电量成正比 ，按法拉弟电解定律进行估算。按法拉弟电解定律进行估算。 电车轨道漏出的电车轨道漏出的杂散电流杂散电流对土壤中钢铁管道的腐蚀作用图对土壤中钢铁管道的腐蚀作用图根据根据Akumob引自引自金属腐蚀理论及其研究方法金属腐蚀理论

29、及其研究方法P133轨道轨道架空线架空线电车电车电流流出电流流出阳极区域（严重腐蚀）阳极区域（严重腐蚀） 阴极区域阴极区域土壤土壤钢管钢管 (4)(4)细菌腐蚀或微生物腐蚀细菌腐蚀或微生物腐蚀( (MIC)MIC)有的细菌的生命活动的有的细菌的生命活动的代谢产物代谢产物具有很强的腐蚀性。具有很强的腐蚀性。有的细菌的生命活动能有的细菌的生命活动能促进金属腐蚀的阴极反应促进金属腐蚀的阴极反应，影，影响电极反应动力学过程。响电极反应动力学过程。 有的细菌活动有的细菌活动改变了金属周围的环境条件改变了金属周围的环境条件，如氧浓度，如氧浓度，盐浓度，盐浓度，pH值，增加土壤的不均匀性。值，增加土壤的不均

30、匀性。 有的细菌活动能有的细菌活动能破坏金属表面保护性覆盖层破坏金属表面保护性覆盖层的稳定性，的稳定性，或使缓蚀剂分解或使缓蚀剂分解失效。失效。 土壤腐蚀中常见的细菌土壤腐蚀中常见的细菌硫氧化菌硫氧化菌 ：与腐蚀有关的硫氧化菌主要是硫杆菌属与腐蚀有关的硫氧化菌主要是硫杆菌属的细菌，包括氧化硫杆菌，排硫杆菌和水泥崩解硫杆菌。的细菌，包括氧化硫杆菌，排硫杆菌和水泥崩解硫杆菌。它们属于它们属于喜氧性细菌喜氧性细菌，在有氧的条件下才能生存。，在有氧的条件下才能生存。 硫酸盐还原菌硫酸盐还原菌( (SRB)SRB)： 属属厌氧性细菌厌氧性细菌，在缺氧条件下，在缺氧条件下才能生存。在缺氧的中性土壤中，腐蚀

31、过程是很难进行。才能生存。在缺氧的中性土壤中，腐蚀过程是很难进行。 总反应：总反应：4Fe+SO42 +4H2O FeS+3Fe(OH)2+2OH 硫酸盐还原菌腐蚀图解硫酸盐还原菌腐蚀图解根据根据 sharpley . 转引自转引自Corrosinon InhibitorsP2298H2O 8OH +8H+ 8H+6OH +2OH SO42- S2 +4O8H+4O 4H2OFeSFe2+3Fe2+3Fe(OH) 6OH S2 硫酸盐还原菌硫酸盐还原菌软钢的阳极和阴极极化曲线（软钢的阳极和阴极极化曲线（3030C C）左：阳极室无菌左：阳极室无菌，阴极室不接种去磺弧菌，阴极室不接种去磺弧菌(D

32、.desulfuricans)右：阴极室无菌右：阴极室无菌，阴极室不接种去磺弧菌，阴极室不接种去磺弧菌(D.desulfuricans)（根据（根据Booth等转引自等转引自海水用钢腐蚀研究海水用钢腐蚀研究P182）E(V)E(V)-0.2-0.4-0.6-0.810d2d3d0 50 100开始开始10d开始开始-0.2-0.4-0.6-0.810 d7d3d0 50 100开始开始10d开始开始i (mA/cm)E(V)E(V)BACKi (mA/cm)（1 1）减小土壤的腐蚀性）减小土壤的腐蚀性 加强排水，保持土壤干燥。在酸性土壤地段，可以加强排水，保持土壤干燥。在酸性土壤地段，可以在钢

33、管周围填充石灰石碎块。在埋置管道时用腐蚀性较在钢管周围填充石灰石碎块。在埋置管道时用腐蚀性较小的土壤回填小的土壤回填 。（2 2）覆盖层保护）覆盖层保护 石油沥青层有良好的防水性和耐蚀性。氧煤焦沥青石油沥青层有良好的防水性和耐蚀性。氧煤焦沥青耐蚀性很好，但毒性大耐蚀性很好，但毒性大 。塑料粘结带适宜长距离管道。塑料粘结带适宜长距离管道的现场机械化施工，但费用较高。的现场机械化施工，但费用较高。 埋地钢铁管道的保护埋地钢铁管道的保护（3 3）阴极保护和涂料联合）阴极保护和涂料联合阴极保护和涂料联合是保护地下钢铁管道最经济有效阴极保护和涂料联合是保护地下钢铁管道最经济有效的方法的方法。地下管道的阴

34、极保护可采用牺牲阳极保护法，也可以地下管道的阴极保护可采用牺牲阳极保护法，也可以采用外加电流保护法。采用外加电流保护法。 外加电流法阴极保护系统对其他地下管道外加电流法阴极保护系统对其他地下管道(以及其他以及其他设施设施)的干扰的干扰杂散电流腐蚀。杂散电流腐蚀。( (c)c)电流通过绝缘法兰外的土壤电流通过绝缘法兰外的土壤或管道内的电解液流通或管道内的电解液流通绝缘法兰绝缘法兰未保护管段未保护管段被保护管段被保护管段( (a)a)未保护管道近阳极并未保护管道近阳极并与被保护管道交叉与被保护管道交叉未保护未保护管道管道被保护管道被保护管道阳极阳极电源电源( (b)b)两条交叉的管道分别靠两条交叉

35、的管道分别靠近阳极和被保护设备近阳极和被保护设备电源电源被保护被保护贮罐贮罐阳极阳极未保护未保护管道管道未保护未保护管道管道阴极保护系统产生的阴极保护系统产生的杂散电流对其他设备的干拢腐蚀杂散电流对其他设备的干拢腐蚀控制杂散电流的方法控制杂散电流的方法(1) 直流电源要加强绝缘，不使电流流入土壤。直流电源要加强绝缘，不使电流流入土壤。 (2) 改善管道绝缘质量。改善管道绝缘质量。 (3) 将受干扰的管道与被保护管道连接起来，共同保将受干扰的管道与被保护管道连接起来，共同保 护。护。 (4) 在多管道地区，最好采用多个阳极站，每个站的保在多管道地区，最好采用多个阳极站，每个站的保护电流较小，以缩

36、小保护电流范围。护电流较小，以缩小保护电流范围。 (5) 采用深井阳极。采用深井阳极。(6) 采取排流措施采取排流措施 防止杂散电流腐蚀防止杂散电流腐蚀的排流保护法的排流保护法铁轨铁轨A排流点排流点( (B)B)极化排流极化排流保险丝保险丝整流整流元件元件秩秩轨轨接地阳极接地阳极(C)(C)接地式排流接地式排流铁轨铁轨A排流点排流点R R( (A)A)简单排流简单排流保险丝保险丝BACK海水近似看做海水近似看做3%3%或或3.5%3.5%的氯化钠溶液的氯化钠溶液。几乎含有地壳。几乎含有地壳中所有的自然状态的元素。海水中中所有的自然状态的元素。海水中含氧量大含氧量大，表层海水可，表层海水可以认为

37、被氧饱和，随温度变化，氧含量在以认为被氧饱和，随温度变化，氧含量在5 10mg/L范围。范围。 pH：7.2 8.6，呈微碱性。，呈微碱性。 温度温度： 2 35 C导电导电性强性强。 海水的组成和性质海水的组成和性质 离子离子浓度浓度0/00 离子离子浓度浓度0/00Cl- SO42-HCO3-Br-F-BO3-18.982.650.140.090.0020.3Na+Mg2+Ca2+K+Sr2+0.561.2720.400.880.01海水的海水的主要成分主要成分海水流速海水流速m/s 腐蚀率腐蚀率g/m2hr海水流速海水流速m/s 腐蚀率腐蚀率g/m2hr01.530.1250.460.6

38、7 4.5 6 7.5 0.75 0.79 0.81碳钢腐蚀率碳钢腐蚀率与与海水流速海水流速的关系的关系 由于海水导电性好，腐蚀电池的欧姆电阻很小，因此由于海水导电性好，腐蚀电池的欧姆电阻很小，因此异金属接触能造成阳极性金属异金属接触能造成阳极性金属发生显著的电偶腐蚀破坏发生显著的电偶腐蚀破坏。 海水中含海水中含大量氯离子大量氯离子，容易造成，容易造成金属钝态局部破坏金属钝态局部破坏。碳钢在海水中发生碳钢在海水中发生吸氧腐蚀吸氧腐蚀，凡是使氧极限扩散电流密度，凡是使氧极限扩散电流密度增大的因素，如流速增大，都会使碳钢腐蚀速度增大。增大的因素，如流速增大，都会使碳钢腐蚀速度增大。 海洋环境的腐蚀

39、分为几个区域海洋环境的腐蚀分为几个区域 ：海洋大气区、飞溅区、：海洋大气区、飞溅区、潮汐区、全浸区和海泥区。潮汐区、全浸区和海泥区。 海水腐蚀的特点海水腐蚀的特点耐海水钢耐海水钢Mariner与碳钢的试验结果与碳钢的试验结果（九年暴露，美国）（九年暴露，美国） 距试样上端距离（米）距试样上端距离（米）6 5 4 3 2 1海泥区海泥区Mainer钢钢 碳钢碳钢 全浸区全浸区飞溅区飞溅区潮汐区潮汐区0.61.21.82.43.13.74.34.95.56.1BACK船舶和海洋设施的保护船舶和海洋设施的保护 （1 1）材料）材料 低合金海水用钢与碳钢的比较低合金海水用钢与碳钢的比较 环境环境腐蚀速

40、度腐蚀速度(mm/y)(mm/y)低合金钢低合金钢碳钢碳钢海洋大气区海洋大气区0.04 0.050.2 0.5飞溅区飞溅区0.1 0.150.3 0.5潮汐区潮汐区 0.1 0.1全浸区全浸区0.15 0.20.2 0.25海泥区海泥区 0.06 0.1 （2 2）设计和施工）设计和施工在选材、设计和施工中要避免造成电偶腐蚀和缝隙在选材、设计和施工中要避免造成电偶腐蚀和缝隙腐蚀。与高流速海水接触的设备腐蚀。与高流速海水接触的设备(泵、推进器、海水冷泵、推进器、海水冷却器等却器等)要避免湍流腐蚀和空泡腐蚀要避免湍流腐蚀和空泡腐蚀 。（3 3）涂料保护）涂料保护（4 4）阴极保护）阴极保护阴极保护

41、与涂料联合应用是最有效的防护方法。现阴极保护与涂料联合应用是最有效的防护方法。现在海洋船舶、军舶普遍采用这种防护方法。在海洋船舶、军舶普遍采用这种防护方法。 BACK金属设备和部件在高温气体介质中发生的腐蚀叫做金属设备和部件在高温气体介质中发生的腐蚀叫做高温气体腐蚀高温气体腐蚀。加热炉炉管和锅炉炉管，氨合成塔内件，。加热炉炉管和锅炉炉管，氨合成塔内件，石油裂解和加氢装置，以及轧钢，工件热处理都会发生高石油裂解和加氢装置，以及轧钢，工件热处理都会发生高温气体腐蚀。温气体腐蚀。 金属的高温氧化，金属的高温氧化，金属不仅在氧气和空气中可以发生金属不仅在氧气和空气中可以发生高温氧化，在氧化性气体高温氧

42、化，在氧化性气体CO2，水蒸汽，水蒸汽，SO2中也可以发中也可以发生高温氧化。生高温氧化。 高温气体腐蚀及防护高温气体腐蚀及防护钢铁脱碳钢铁脱碳 Fe3C + O2 = 3Fe + CO2 Fe3C + CO2 = 3Fe + 2CO Fe3C + H2O = 3Fe + CO + H2脱碳的破坏作用脱碳的破坏作用 一是反应生成气体一是反应生成气体,使钢铁表面膜的完整性受到破坏。使钢铁表面膜的完整性受到破坏。 二是碳钢表面层中渗碳体转变为铁素体，表面硬度二是碳钢表面层中渗碳体转变为铁素体，表面硬度 和强度降低。和强度降低。高温气体腐蚀的其他几种形式高温气体腐蚀的其他几种形式Fe的氧化的氧化(1

43、000)氧化时间（氧化时间（min）氧化层厚度（氧化层厚度（mm）1000水蒸汽水蒸汽空气空气O2CO20.80.60.40.2020 40 60 80 100120铸铁在发生气体腐蚀时，如果侵蚀性气体沿着晶粒铸铁在发生气体腐蚀时，如果侵蚀性气体沿着晶粒边界，石墨夹杂物和微细裂纹渗入到铸铁内部，发生氧边界，石墨夹杂物和微细裂纹渗入到铸铁内部，发生氧化反应；由于生成的氧化物体积比消耗的金属体积大，化反应；由于生成的氧化物体积比消耗的金属体积大，将导致铸件体积增大，这种现象叫将导致铸件体积增大，这种现象叫铸铁肿胀铸铁肿胀。当铸件受到交替加热和冷却，而且加热最高温度超当铸件受到交替加热和冷却，而且加

44、热最高温度超过了铸铁的相变温度，肿胀现象加强。铸铁肿胀使铸件过了铸铁的相变温度，肿胀现象加强。铸铁肿胀使铸件机械强度大大降低机械强度大大降低。 铸铁肿胀铸铁肿胀金属材料在高温氢气作用下发生机械性能劣化的现象金属材料在高温氢气作用下发生机械性能劣化的现象叫做叫做氢损伤氢损伤。 （1 1）氢脆）氢脆 氢对金属的物理作用所引起的损伤叫做氢脆。即氢溶氢对金属的物理作用所引起的损伤叫做氢脆。即氢溶解于金属中形成固溶体解于金属中形成固溶体,氢原子在金属缺陷中复合为氢分子。氢原子在金属缺陷中复合为氢分子。 （2 2）氢腐蚀）氢腐蚀 把氢与金属化学作用引起的损伤叫做氢腐蚀。氢与钢把氢与金属化学作用引起的损伤叫

45、做氢腐蚀。氢与钢中碳化物等第二相反应生成甲烷等气体。中碳化物等第二相反应生成甲烷等气体。 氢腐蚀比氢脆的破坏作用大得多氢腐蚀比氢脆的破坏作用大得多。 氢损伤氢损伤钢在氢介质中使用的钢在氢介质中使用的NelsonNelson曲线曲线氢分压（氢分压（Mpa）51015204080 碳钢碳钢焊接或热弯焊接或热弯0.25Mo0.5Mo2.0-0.5Mo1.2-0.5Mo3.0Cr-0.5Mo6.0-0.5Mo温温度度氢分压氢分压 (MPa)3.010.0 10.020.0 20.030.0 30.040.040.060.0 60.080.0氢腐蚀起氢腐蚀起始温度始温度280300 2402702202

46、30210220200210190200碳钢的氢腐蚀起始温度碳钢的氢腐蚀起始温度BACK(1)(1)合金化合金化 提高抗高温氧化性能，在碳钢中加入提高抗高温氧化性能，在碳钢中加入铬铬,铝和硅铝和硅。 减少脱碳倾向，碳钢中加入减少脱碳倾向，碳钢中加入钼和钨钼和钨。 防止氢腐蚀，降低钢中防止氢腐蚀，降低钢中含碳量含碳量 （如微碳纯铁如微碳纯铁(含碳含碳0.015%)在氨合成塔中有良好耐蚀性）在氨合成塔中有良好耐蚀性） 高温气体腐蚀的防护高温气体腐蚀的防护Cr.Al.Si 含量对钢在高温下氧化速度的影响含量对钢在高温下氧化速度的影响引自引自金属腐蚀与防护极给金属腐蚀与防护极给P2140 30 20

47、10 09001 2 3Si%100080010010 15 20 25 30 30 20 10 0Cr%1000110012345800900Al%30 20 10 0(g/m2hr)腐蚀速度腐蚀速度(2)(2)覆盖层覆盖层 渗镀渗镀 ：有渗铝、渗铬、渗硅，以及铬铝硅三元共渗。有渗铝、渗铬、渗硅，以及铬铝硅三元共渗。 非金属覆盖层非金属覆盖层 ：在温度较低时，可使用硅涂料或含铝粉在温度较低时，可使用硅涂料或含铝粉的硅涂料。使用温度较高时，用等离子喷涂方法将耐热的的硅涂料。使用温度较高时，用等离子喷涂方法将耐热的氧化物、碳化物、硼化物等熔化，喷涂在金属部件表面，氧化物、碳化物、硼化物等熔化，喷

48、涂在金属部件表面，形成耐高温的陶瓷覆盖层，可达到抗高温氧化的目的。形成耐高温的陶瓷覆盖层，可达到抗高温氧化的目的。 复复 盖盖 层层最高使用温度最高使用温度()硅涂料硅涂料含铝粉硅涂料含铝粉硅涂料AeAl2O3NiAl2O3 NiMgOSiO2Cr2O3Al2O3ZrO2 300 500 900 1800 1800 1710 1900 2000 2700抗高温氧化的保护层抗高温氧化的保护层（3 3）控制气体组成）控制气体组成 降低烟道气中的过剩氧含量降低烟道气中的过剩氧含量 使使CO2/COH2O/H2SO2/H2S保持一定比例，烟气保持一定比例，烟气 呈近中性。呈近中性。 采用保护性气氛采用

49、保护性气氛（钢材热处理）钢材热处理）常用保护气体有氩、氮、氢、一氧化碳、甲烷等。常用保护气体有氩、氮、氢、一氧化碳、甲烷等。 氩是惰性气体，作保护气体十分理想。氩是惰性气体，作保护气体十分理想。 金属真空热处理金属真空热处理 BACK循环冷却水的流程和参数循环冷却水的流程和参数 循环冷却水是指反复循环使用的冷却水。循环冷却水是指反复循环使用的冷却水。 有密封式和敞开式两种有密封式和敞开式两种(敞开式应用较多敞开式应用较多)。 循环冷却水的流程循环冷却水的流程 ： 循环冷却水的水平衡为循环冷却水的水平衡为 M = E + D + B + F 循环冷却水的腐蚀和水质稳定技术循环冷却水的腐蚀和水质稳

50、定技术商品商品需水量（水的吨数每吨商品）需水量（水的吨数每吨商品）工业酒精工业酒精铝铝合成氨合成氨汽油汽油纸浆纸浆苏打粉苏打粉钢钢硫酸硫酸(100%)粘胶丝粘胶丝 60 8000 130 1015 210625 6075 80145 15 750830转引自转引自 Process Lndustries Conosion P99用途用途用量用量(1000米米3天天)比例（）比例（）冷却用水冷却用水温调用水温调用水原料用水原料用水锅炉用水锅炉用水处理制品、洗涤用水处理制品、洗涤用水其他其他合计合计 86604 7306 380 2394 26500 4679 127863 67.7 5.7 0.3

51、 1.9 20.7 3.7 100引自引自化工腐蚀与防护化工腐蚀与防护1980 .NO3. P90日本日本1976年工业用水（淡水）统计年工业用水（淡水）统计BR：循环水量循环水量M：补充水量补充水量E：蒸发水量蒸发水量W：飞溅水量飞溅水量B：排放水量排放水量冷却塔的水平衡冷却塔的水平衡引自引自化工腐蚀与防护化工腐蚀与防护1980.NO.3. P8冷却塔冷却塔MET2W循环泵循环泵T1热交热交换器换器T1腐蚀性：腐蚀性：在流经冷却塔时受到剧烈搅动，使水中在流经冷却塔时受到剧烈搅动，使水中溶解的空气大量增加，循环冷却水为溶解的空气大量增加，循环冷却水为氧所饱和氧所饱和。增加。增加了循环冷却水的了

52、循环冷却水的腐蚀性腐蚀性。结垢：结垢：循环冷却水多次重复使用，水中循环冷却水多次重复使用，水中含盐量含盐量增增高，高，导电性导电性增大；增大；难溶盐类难溶盐类如碳酸钙、硫酸钙、等的如碳酸钙、硫酸钙、等的浓度增大，容易在传热面上浓度增大，容易在传热面上结垢结垢。 微生物危害：微生物危害：循环冷却水的温度在循环冷却水的温度在30C 40C，加加上日光和水中高浓度的营养成分上日光和水中高浓度的营养成分(氮、磷、钾氮、磷、钾)，有利于，有利于微生物微生物的滋生繁殖的滋生繁殖微生物危害微生物危害。循环冷却水的特点循环冷却水的特点循环冷却水腐蚀、结垢和沁泥的后果循环冷却水腐蚀、结垢和沁泥的后果热交换器效率

53、下降热交换器效率下降热交换器穿孔泄漏热交换器穿孔泄漏材质强度下降材质强度下降热交换器堵塞热交换器堵塞泵输水压力泵输水压力,流量流量促进腐蚀促进腐蚀冷却塔效率下降冷却塔效率下降补充水耗量增加补充水耗量增加腐蚀腐蚀结垢结垢污泥污泥冷冷却却水水腐腐蚀蚀BACK针对腐蚀、结垢和微生物危害这三个方针对腐蚀、结垢和微生物危害这三个方面的问题对循环冷却水进行综合处理，称为面的问题对循环冷却水进行综合处理，称为水处理技术，习惯上叫做水处理技术，习惯上叫做水质稳定技术水质稳定技术。水质稳定技术水质稳定技术金属材料在循环冷却水中主要发生金属材料在循环冷却水中主要发生吸氧腐蚀吸氧腐蚀。主要结构材料是碳钢和奥氏体不锈

54、钢，其中关键主要结构材料是碳钢和奥氏体不锈钢，其中关键设备是冷却器。设备是冷却器。水冷器的腐蚀形态：水冷器的腐蚀形态： 缝隙腐蚀缝隙腐蚀 电偶腐蚀电偶腐蚀 应力腐蚀应力腐蚀 细菌腐蚀细菌腐蚀 循环冷却水的腐蚀循环冷却水的腐蚀BACK污垢可分为两大类：水垢和污泥污垢可分为两大类：水垢和污泥。 水垢水垢是指水中无机盐在金属表面沉积所形成的垢层，是指水中无机盐在金属表面沉积所形成的垢层，如碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙、氢氧化镁，硅垢等。如碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙、氢氧化镁，硅垢等。 污泥污泥是水中悬浮物质发生沉积所形成的垢层。污是水中悬浮物质发生沉积所形成的垢层。污泥是表面很滑的粘胶状物体，不含污泥的水垢一般比较泥是表面很滑的粘胶状物体，不含污泥的水垢一般比较硬、厚且致密，但污泥中总会含有各种无机盐沉淀和微硬、厚且致密，但污泥中总会含有各种无机盐沉淀和微生物。生物。 循环冷却水的结垢循环冷却水的结垢BACK腐蚀和结垢的控制：对冷却水的腐蚀和结垢腐蚀和结垢的控制：对冷却水的腐蚀和结垢倾向，一般用饱和指数来判断和控制倾向，一般用饱和指数来判断和控制 。对